计算溶液的浓度 - 提示

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在化学上解是以下物质的均质混合物溶质和溶剂溶解溶质。浓度是溶剂中溶解物质含量的量度。计算溶液浓度的原因有很多，但是无论您需要在浴中测试氯含量还是分析血液样本以挽救生命，方法都是相同的。本文将提供溶液化学的一些基础知识，然后提供关于非常常见的实际应用程序-水族馆维护的详细说明。

脚步

方法1之5：学习专注力的基础

学习词汇。 浓度是溶质的质量与整个混合物的质量之比。例如，如果要一起溶解糖和醋进行实验，则需要计算混合物中糖的浓度。以下是化学问题结果的各个组成部分的描述：
- 糖是溶质即，成分已溶解。您正在测量溶质的浓度。
- 醋是溶剂，表示您在其中溶解另一种物质的物质。
- 将它们混合在一起后，您将获得一个解。要计算浓度，您需要获得溶液的总质量，这可以通过将溶质的质量和溶剂的质量加在一起来找到。
- 如果您不记得哪种溶剂和哪种溶剂，请记住此示例。
了解如何写浓度。 由于存在表示物质“质量”的不同方法，因此也有不止一种书写浓度的方法。这些是最常见的：
- 克每升（g / L）。它只是给定体积的溶液中的溶质质量（克）。在上面的示例中，通常用于溶剂和液体溶剂，例如糖和醋。
- 摩尔浓度（M）。溶质的摩尔数除以溶液的体积。摩尔是化学计量单位，用于描述物质的原子或分子数。
- 百万分之一（ppm）。每百万单位溶液中的溶质单位（通常为克或毫克）数。通常用于非常稀的水溶液。
- 百分比构成。百分之一百的溶液中存在的溶质份数（通常为克）。百分比符号表示“ 100”，因此您可以轻松地将分数表示为百分比。
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方法2之5：以克/升为单位计算浓度

了解如何应用此方法。 当您将固体溶解到液体中时，以及使用易于测量的相对较大的溶液进行计算时，这是一种测量浓度的有用方法。如果溶质的量只有几毫克或溶剂的毫升数，则应使用另一种方法。
- 问题示例： 求出从3 mL食盐到2000 mL水制备的溶液的浓度（克/升）。用克/升写你的答案。
将溶质的质量转换为克。 如果溶质（溶解在大量溶剂中）已以克为单位称重，请跳过此步骤。如果不是，则必须将单位转换为克。如果查看转换率，从质量单位（如千克）进行转换很简单，但是从体积单位（如升）进行转换则更为复杂。每种物质都有自己的密度，该密度是定义单位体积中所含物质量的值。在确定单位匹配后，查找此密度并将其乘以体积值，以克为单位得到质量。
- 在上面的示例中，盐是溶质。盐是以体积（mL）为单位测量的，因此必须将其转换为克。
- 盐的密度为1.15 g / mL。如果问题没有提供此数据，则应在教科书或化学数据库中进行查找。您必须找到所用单位的密度（克/升），或将其转换为正确的单位。
- 要查找3 mL中盐的质量，请计算3 mL×（/ _1毫升）= 3.45克盐。
将溶剂数据转换为升。 溶剂通常以体积为单位进行测量，因此转换非常简单。如果问题已经是升的溶剂，请转到下一步。
- 在上面的示例中，我们有2000毫升水，因此必须将其转换为升。
- 每升有1000毫升，因此请通过计算进行转换（/ _1000毫升）x（2000 mL）= 2升水。
- 请注意，我们安排了单位转换，以便销毁毫升（上一个，下一个）。如果您写成/ _1升 x 2000 mL将产生毫无意义的结果。
用溶剂除以溶质。 现在我们有了以溶质克为单位的重量和以公升溶剂为单位的体积，您将很容易找到除以g / L的浓度：
- 在上面的示例中，/ _2升水 = 盐浓度为1,725克/升.
修改大溶质计算公式。 从理论上讲，我们应该通过整个溶液的体积来计算浓度，即将溶质和溶剂的体积相加。将少量固体溶解为大量液体时，体积差异可以忽略不计，因此您可以忽略溶质体积，而仅使用溶剂体积，就像之前所做的那样。如果溶质体积大到足以显着改变总体积，则需要将公式更改为（g溶质）/（L溶质+ L溶剂）。
- 在上面的示例中，/（_2升水 + 0.003 L盐）= 1,722克/升.
- 此结果与原始结果之间的差异仅为0.003 g / L。这是一个很小的偏差，几乎小于测量仪器的精度。
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方法5之3：以百分比或百万分之一计算浓度

了解如何应用此方法。 如果问题要求找到“百分比含量”或“质量百分比”，请使用此方法。在化学中，通常您最关心物质的质量。一旦知道了溶质和溶剂的质量，就可以通过比较两个质量相对容易地找到溶质百分比。
- 问题示例： 将10克巧克力粉溶于1.2升热水中。首先，计算溶液中巧克力的重量百分比。然后将结果写成百万分之一。
将数字转换为克。 如果有任何以体积为单位的数字（例如升或毫升），则需要将其转换为以克为单位的质量单位。由于每种物质都有特定的比重（按质量计），因此在找到质量之前必须先找到其特异性：
- 在教科书中查找物质的密度或在线查找。如果找到的数据不合适，则将该密度转换为上述克（问题中使用的体积单位）。将密度乘以物质的体积，就可以得到以克为单位的质量。
- 例如：您有1.2升水。水的密度是每升1000克，因此计算（/ _1升）x 1,2 L = 1200克.
- 由于巧克力质量以克为单位，因此无需更改。
计算百分比。 在获得了以克为单位的溶质质量和溶剂质量后，请使用以下公式计算百分比：（/（_{溶质克+溶剂克}））x 100。
- 您有10克巧克力，发现水是1200克。整个溶液（溶质+溶剂）的重量为10 + 1200 = 1210克。
- 整个溶液中的巧克力浓度= / _{（1210克溶液）} = 0,00826
- 将该值乘以100可得到百分比：0.00826 x 100 = 0.826，就这样 0.826％巧克力的混合物.
计算百万分之一的成分。 我们已经有了“百分比”，因此百万分之一的计算方法完全相同。公式是（/（_{溶质克+溶剂克}））x 1,000,000。该公式以（/（_{溶质克+溶剂克}））x 10。
- 在上面的示例中，/ _{（1210克溶液）} = 0,00826.
- 0.00826 x 10 = 8260 ppm巧克力.
- 通常使用百万分之几来测量非常小的浓度，因为用百分数表示不方便。为了方便起见，我们也使用相同的示例。
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方法5之4：计算摩尔浓度

您需要使用此方法什么？ 要计算摩尔浓度，您必须知道有多少摩尔的溶质，但是如果您知道溶质的质量及其化学式，就可以轻松找到该数字。如果您没有所有这些信息，或者尚未学习化学中的“摩尔”概念，请使用其他方法。
- 问题示例：将25克氢氧化钾溶于400毫升水中制得的溶液的摩尔浓度是多少？
- 如果以克以外的单位给出溶质的质量，请先转换为克。
计算溶质的摩尔质量. 每个化学元素都有一个已知的“摩尔质量”，即一摩尔该元素的质量。摩尔质量与元素周期表上的原子质量相同，通常在化学符号和每个元素的名称下方。只需添加组成溶质的组成元素的摩尔质量即可找到溶质的摩尔质量。
- 上面的示例使用氢氧化钾作为溶质。在教科书或化学式数据库中查找该物质，以查找氢氧化钾的化学式：KOH。
- 使用元素周期表或在线文档来查找元素的原子质量：K = 39,0; O = 16,0; H = 1.0。
- 将原子质量加在一起，并在后面写上“ g / mol”单位以获得摩尔质量。 39 + 16 + 1 = 56克/摩尔。
- 对于具有一种以上原子类型的分子，请添加每种原子的原子质量。例如H₂O的摩尔质量为1 + 1 + 1 ＝ 16g / mol。
计算溶质的摩尔数。 摩尔质量（g / mol）后，可以在克和摩尔之间转换。您已经知道了以克为单位的溶质质量，因此可以按以下方式更改（以克为单位的溶质质量）x（/ _摩尔质量）以获取摩尔数的结果。
- 在上面的示例中，由于您有25克物质的摩尔质量为56克/摩尔，因此计算如下：25克x（/ _56克/摩尔）＝溶液中约0.45 mol KOH。
将溶液体积（以升为单位）除以得到摩尔浓度。 摩尔浓度定义为溶质的摩尔数与溶液的升数之比。如有必要，将溶液体积转换为升，然后执行计算。
- 在此示例中，我们有400毫升水，因此为0.4升。
- 摩尔浓度of KOH溶液是/ _0.4升 = 1,125百万。（使用计算器可以获得更准确的结果，并且在最后一步之前不要四舍五入任何数字。）
- 通常，您可以忽略溶质体积，因为它不会显着改变溶剂体积。如果您溶解的溶质量足以显着改变体积，请测量最终溶液的体积并使用该参数。
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方法5之5：滴定法计算溶液浓度

知道何时滴定。 滴定是化学家用来计算溶液中溶质含量的一种技术。要进行滴定，您必须在溶质和另一种反应物（通常也溶解在液体溶液中）之间产生化学反应。由于您知道第二种反应物的确切数量，并且知道该物质与溶质之间反应的化学方程式，因此可以通过确定首先需要添加到溶液中的试剂的数量来计算溶质的量。与溶质的反应完成时。
- 因此，滴定法是一种计算溶液浓度的非常好的方法 当您不知道初始溶质量是多少时.
- 如果已知溶液中的溶质质量，则无需进行滴定-只需确定溶液的体积并计算浓度，如第一部分所示。
准备滴定仪器。 要精确滴定，您必须拥有干净，精确和专业的化学仪器。在滴定位置，将锥形瓶放在安装在夹具上的滴定管下方。滴定管的尖端应放置在烧瓶的颈部，而不接触烧瓶的壁。
- 确保之前已清洁所有设备，用去离子水冲洗并晾干。
将溶液倒入烧瓶和试管中。 准确测量少量浓度未知的溶液。一旦溶质溶解，它就会均匀地分散在整个溶液中，因此这种小样品溶液的浓度将与原始溶液相同。用已知浓度的滴定管填充滴定管，该溶液会与您的溶液发生反应。在滴定管中记录溶液的准确体积-您将减去最终体积以找到此反应中使用的总体积。
- 注意： 如果滴定管中的溶液与浓度未知的烧瓶中的溶液之间的反应没有明显的反应迹象，则需要添加 指示符 放进罐子里在化学中，指示剂是一种化学试剂，当反应达到等效点或终点时，它会改变溶液的颜色。用于滴定的指示剂通常是酸性的，会产生氧化还原反应，但是还有许多其他类型的指示剂。查阅化学教科书或在线查找正确的反应指示剂。
开始滴定。 将滴定管中的溶液（称为“滴定溶液”）缓慢加入烧瓶中。反应期间，请使用磁力搅拌器或玻璃棒混合溶液。如果溶液中的反应可见，那么您将看到颜色变化，气泡，创建新产品等迹象。如果使用指示剂，则当将溶液从滴定管滴到烧瓶中。
- 如果反应导致pH或电压发生变化，则可以将pH试纸或电位计浸入烧瓶中以监测反应。
- 为了进行更精确的滴定，您需要如上所述监控pH和电位，以固定的小增量添加滴定剂后记录读数。用添加的滴定剂体积绘制pH或电位。您将在反应的等效点看到曲线斜率变化非常快。
降低滴定速度。 当反应接近终点时，每次滴定速度都应逐滴降低。如果使用指示器，则彩色射线可能会出现更长的时间。尽可能缓慢地进行直到到达最后一滴，使反应在那里精确地停止。至于指示器，您将必须注意到反应中的第一个持久颜色变化。
- 在滴定管中记录最终体积。通过从滴定管中初始溶液的体积中减去该体积，您可以找到所用滴定溶液的确切体积。
计算溶液中溶质的质量。 使用化学方程式进行滴定剂和溶液之间的反应，以求出烧瓶中溶质的摩尔数。找到溶质的摩尔数后，除以烧瓶中溶液的体积即可找到溶液的摩尔浓度，或将摩尔数转换为克再除以溶液的体积即可找到以g / L为单位的浓度。。这要求您具有量子化学的基本知识。
- 例如，假设我们使用25 mL的0.5M NaOH滴定HCl溶液和水至等效点。在滴定之前，HCl溶液的体积为60 mL。溶液中有多少摩尔的HCl？
- 首先，让我们看一下NaOH和HCl之间反应的化学方程式： NaOH + HCl> H₂O +氯化钠.
- 在这种情况下，一摩尔NaOH与一摩尔HCl反应生成产物（水和氯化钠）。由于仅添加足够的NaOH以中和所有HCl，因此反应中使用的NaOH摩尔数将与烧瓶中的HCl摩尔数相同。
- 查找以摩尔计的NaOH的质量。 25 mL NaOH = 0.025 L NaOH x（0.5 mol NaOH / 1 L）= 0.0125 mol NaOH.
- 由于我们已从反应方程式中推导出所用的NaOH摩尔数=溶液中HCl摩尔数，因此可以得出结论：溶液中存在0.0125摩尔的HCl。
计算溶液的浓度。 现在我们知道溶液中溶质的质量，找到摩尔浓度将很容易。用溶液中溶质的摩尔数除以测试溶液的体积（不是从中取样的溶液量）。结果就是溶液的摩尔浓度！
- 要找到上述示例的摩尔浓度，只需将HCl的摩尔数除以烧瓶中溶液的体积即可。 0.0125 mol HCl x（1 / 0.060升）= 0.208 M盐酸.
- 要将摩尔数转换为g / L，ppm或百分比，必须将溶质的摩尔数转换为质量（使用溶质混合物的摩尔质量）。对于ppm和百分比，还必须将溶液的体积转换为质量（使用密度或简单称量之类的转换因子），然后分别乘以10或10。与ppm和百分比。
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